Устройство для гамма-абсорбционного опробования руды Советский патент 1993 года по МПК G01V5/00 G01N23/00 

вертикальным сечением камеры, а линейный размер камеры не превышает половины толщины слоя насыщения исследуемой руды по гамма-излучению. При этом излучатель выполнен из материала, обеспечивающего непрерывность и -плавность хода спектральной характеристики излучения в диапазоне 70-400 кВ. Кроме того, материал излучателя равномерно размещен по его поверхности и

скреплен связующим, например эпоксид- ным компаундом. В результате достигается достаточно высокая степень абсорбционного эффекта в объемном теле, образованном кусками руды, градуировочная характеристика близка к линейной, точность опробования кусковой руды, например барита крупного 10-100 мм, не хуже ±8%. 2 з.п.ф- лы, 1 табл, 1 ил.

Использование: в области ядерной геофизики. Сущность изобретения: устройство содержит детектор 1, узел 2 подачи пробы в зону просвечивания, излучатель 3. При опробовании куски 4 руды укладываются в узел 2 подачи пробы, который затем размещается между детектором 1 и излучателем 3 (вручную или автоматически), по степени гамма-абсорбции судят о присутствии полезного ископаемого в исследуемой горнорудной массе и его концентрации. Узел подачи пробы выполнен в виде камеры кубической формы, а излучатель - в виде плоского тела, непосредственно соприкасающегося со стенкой камеры, причем вертикальное сечение излучателя соизмеримо с

Изобретение относится к технике геоизических исследований, а. конкретна, к стройствам, используемым при опробоваии горнорудной массы на этапе разведки, обычи и переработки руды.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства пуем вовлечения в опробование кусковой горнорудной массы при широком диапазоне изменений концентраций полезного ископаемого в руде.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для гамма-абсорбционного опобования, содержащем детектор, узел подачи исследуемой пробы в зону просвечивания и гамма-излучатель на основе дол- гоживущих радиоактивных материалов, использован принцип просвечивания обь- емной пробы, сформированной из кусковой горнорудной массы, при этом в зоне просвечивания, где размещается исследуемая проба/создано гамма-поле с широким пучком излучения, а гамма-кванты, достигающие .детектора после их частичного поглощения материалом пробы, обеспечивают счетную характеристику, приближающуюся клиней- ной при изменении концентраций во всем природном диапазоне полезного ископаемого, например, барита. При этом узел подачи пробы выполнен в виде камеры кубической формы, а излучатель -. в виде плоского тела, непосредственно соприкасающегося при измерении со стенкой камеры, причем сечение излучателя соизмеримо с сечением камеры, а линейный размер камеры выбран не более половины параметра, характеризующего толщину слоя насыщения для проникающего излучения (при мак- симальных уровнях концентраций в исследуемой горнорудной массе). Кроме того, излучатель -выполнен из материала, обеспечивающего непрерывность и плавность хода спектральной характеристики

излучения в диапазоне энергий от 70 до 400 КэВ.

Материал излучателя равномерно распределен по его рабочей поверхности (для

создания широкого потока гамма-квантов в зоне просвечивания при минимально возможном расстоянии между рабочей поверхностью излучателя и камеры). Излучающий материал скреплен связующим, например,

эпоксидным компаундом. При этом в качестве излучающего материала использованы куски урановой руды, например, куски крупностью 1-10 мм с эффективным атомным номером 2эф в пределах 10-20 единиц и

коэффициентом радиоактивного равновесия в пределах 0,8-1,2 отн.ед, Куски урановой руды в излучателе, скрепленные связующим, например, эпоксидным компаундом, обладают пренебрежительно малым

эффектом эманирования, вследствие чего достигается постоянство интенсивности излучения независимо от времени года или суток.

Выбор указанных форм и геометрических размеров устройства обусловлен необ- ходимостью иметь камеру сравнительно больших размеров для укладки в нее значи- тельного числа кусков руды; при этом приемлемая точность определений достигается

за счет того, что в сравн ительно большом объеме горнорудной массы наблюдается осреднение неоднородностей, например, нео- днородностей, обусловленных укладкой кусков руды в камере, гетерогенностью оруденения, непостоянством гранулометрического состава исследуемой руды. Выбор указанного типа излучателя и его характеристик улучшает метрологические параметры устройства и обеспечивает линейность счегной характеристики детектора при широком диапазоне изменений концентраций полезного ископаемого в руде; наличие излучения со сравнительно протяженным участком

распределения энергий обеспечивает высокую проникающую способность гамма- квантов в зоне просвечивания пробы и сравнительно большую толщину слоя насыщения для проникающего излучения даже при максимальных концентрациях полезного ископаемого в руде; соответственно, возрастают линейные размеры камеры,

В совокупности, все указанные признаки предложенного устройства обес- печивают ему работоспособность при опробовании кусковой горнорудной массы с приемлемой точностью единичного измерения.

На чертеже показано 1 - детектор, 2камеры (кубической формы) для укладки исследуемой пробы; 3 - гамма-излучатель; 4 - куски руды, уложенные в камеру.

Работа с устройством осуществляется следующим образом; камера 2 заполняется доверху кусками руды А, затем камера с рудой размещается между детектором 1 и гамма-излучателем 3; при этом регистрируется счет гамма-квантов и по изменению его уровня относительно репера, например, фо- на (измеренного в пустой камере), судят о присутствии полезного ископаемого в исследуемой горнорудной массе и его концентрации.

Для повышения точности измерений ка- меру 2 разворачивают на 90-180-360° и по среднему из четырех измерений находят конечный результат. При необходимости камера 2 может быть съемной для переноса ее к месту опробования (в забой, к транспорт- ной ленте и пр.).

Работоспособность устройства и его погрешность измерений оценены в полевых условиях на Чиганакском.месторождении баритов; при этом результаты опробования кусковой руды в отбитом массиве сопостав- ленЬ) с результатами химического анализа тех же проб; концентрация барита в опробу- емой горнорудной массе варьировала в пределах 1-93%, гранулометрический состав - в пределах 10-100 мм (при линейном размере кубической камеры 180 мм). Градуиро- вочная характеристика устройства построена по 8-ми точкам с известными значениями барита в пробе. В результате по- грешность определения концентраций барита составила ±8%.

Сравнительный анализ изобретения и прототипа см. в таблице.

Как видно из таблицы, признаки 1,2 за- являемого объекта полностью совпадают с признаками 1,2 прототипа; следовательно, признаки 1,2 известны.

Признак 3 заявляемого объекта хотя и отличается от признака 3 прототипа, но не

является новым, т.к. в практике измерений излучений используются как широкие, так и узкие пучки гамма-квантов в зоне просвечивания.

Признак 4 заявляемого объекта является новым, т.к. благодаря признаку 4 устройство приобретает новое свойство:

- за счет объемной формы камеры и ее значительных размеров устройство позволяет измерять кусковую руду; при этом за счет использования широкого пучка гамма- квантов в зоне просвечивания происходит осреднение результата при неидеальной укладке кусков руды в камере, а также при гетерогенности оруденения или при вариациях гранулометрического состава опробуемой горнорудной массы.

Признак 5 заявляемого объекта является также новым, т.е. позволяет улучшить метрологические характеристики устройства, повышая точность опробования до приемлемых величин; этот признак в совокупности с признаком 4 позволяет достичь нового результата;

- повысить точность опробования кусковой горнорудной массы при сохранении известного результата, а именно, широкого диапазона изменений концентраций в сочетании с экспрессностью опробования и эксплуатационной надежностью устройства;

- обеспечить очевидные преимущества устройства перед прототипом за счет исключения трудоемких и длительных процессов дробления и истирация пробы).

Признак 6 необходим, т.к. дополняет эффект, достигнутый с помощью реализации признаков 4,5:

- обеспечивает широкий пучок излучения при сравнительно простой конструкции излучателя;

- улучшает эксплуатационные характеристики устройства за счет долговечности излучателя и его надежности.

Следовательно, заявляемая совокупность признаков является новой, т.к, позволяет достичь более высокого результата. Достичь такого результата с помощью прототипа или аналогов не удается.

Технико-экономические преимущества заявляемого технического решения по сравнению с прототипом заключаются в следующем:

- устройство позволяет опробовать кусковую руду (в навале или в естественном залегании);

г устройство позволяет проводить экспресс-анализ (в забое, возле бурового станка, на транспортной ленте и пр.).

В совокупности функциональные возможности предложенного устройства значительно шире возможности прототипа и аналогов, что позволяет получить существенный экономический эффект, например, при эксплуатационной разведке и добыче баритовой руды.

Формула изобретения 1. Устройство для гамма-абсорбционного опробования руды, содержащее детектор, узел подачи исследуемой пробы в зону просвечивания и гамма-излучатель из дол- гоживущих радиоактивных материалов со спектром излучения, обеспечивающим линейно изменяющуюся счетную характеристику детектора в зависимости от концентрации полезного ископаемого в руде, при этом гамма-излучатель и детектор установлены в геометрии широкого пучка, отличающееся тем, что узел подачи исследуемой пробы в зону просвечивания

Сравнительный анализ признаков заявляемого устройства и прототипа

№№ пп

Заявляемое устройство

Детектор (с интегральным режимом счета и порогом регистрации 20 КэВ) Узел подачи исследуемой пробы в зону просвечивания. амма-излучатель на.основе долгоживу- щих радионуклидов (с геометрией излучения в виде широкого пучка в зоне просвечивания пробы) Узел подачи пробы выполнен в виде камеры кубической формы, а излучатель - в виде плоского тела, непосредственно соприкасающегося со стенкой камеры, причем сечение излучателя сооизмери- мо с сечением камеры, а линейный размер не привышает половины толщины слоя насыщения руды (при максимальной концентрации полезного ископаемого в ней); узел обеспечивает укладку в него объемной пробы из кусков руды.

выполнен в виде камеры кубической формы, а гамма-излучатель - в виде плоского тела, установленного с возможностью обеспечения контакта со стенкой камеры, при этом

вертикальное сечение излучателя соизмеримо с вертикальным сечением камеры, а линейный размер камеры не превышает половины толщины слоя насыщения исследуемой руды по гамма-излучению.

Прототип

Детектор (с интегральным режимом счета и порогом регистрации 20 КэВ) Узел подачи исследуемой пробы в зону просвечивания

Гамма-излучатель на основе радионуклида Америций-241 (с коллимирован- ным пучком излучения в зоне просвечивания .пробы) Узел подачи пробы выполнен в виде тарелочки, обеспечивающей укладку в ней истертой пробы (150-200 меш) в виде тонкого поверхностного слоя (с плотностью 2,6 см2 из навески массой 4 ± 0,02 грамма);

линейный размер тарелочки выбран из условия обеспечения бесконечно протяженной поверхности относительно узко; го пучка просвечивающего излучения.

Излучатель с непрерывно и плавно спадающим спектром излучения в диапазоне энергий 70-400кэВ Излучающий материал равномерно распределен по поверхности плоского тела и скреплен связующим, например, эпоксидным компаундом.

Продолжение таблицы

Излучатель с дискретным спектром излучения (линия в области 60 кэВ)

Излучающий материал - в виде точечного источника излучения в коллимационном устройстве.